CC BY
205
УДК 636.2.034:636.2.082.2 ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ ЛЕПТИНА (LEP)J
ТИРЕОГЛОБУЛИНА И БЕТА-КАЗЕИНА ^N2) У ГОЛШТИНСКИХ КОРОВ
М.А. Беган, Я.А. Хабибрахманова, к.б.н., Л.А. Калашникова, д.б.н., проф., В.Г.Труфанов, д.б.н., проф. ФГБНУ «ВНИИ племенного дела»
Был изучен полиморфизм генов лептина (LEP), тиреоглобулина (TG) и бета-казеина (CSN2) у
коров. Наши показывают, что завезенных коров породы обладают генотипами LEPAA, ЮбСС, 08Ы2АА. Частота аллелей у исследованных коров была: ЬБРв - 0,09, ТСбТ -0,10, 08Ы2 в - 0,18. Ключевые слова: голштинская порода, полиморфизм, ПЦР, ДНК, генотип, ген бета-казеин 08Ы2в, тиреоглобулин ТСб, лептин 1_ЕР
голштинских исследования более 80% голштинской
UDK 636.2.034:636.2.082.2 POLYMORPHISM OF LEPTIN (LEP), THYROGLOBULIN (TG) AND BETA-CASEIN (CSN2) GENES IN HOLSTEIN COWS
Began M.A., Khabibrakhmanova I.A., Cand.Biol.Sci., Kalashnikova L.A., Dr. Biol. Sci., Prof.,Trufanov V.G., Dr. Biol. Sci., Prof.
All Russian Research Institute of Animal Breeding
We have studied the polymorphism of genes for leptin (LEP), thyroglobulin (TG) and beta-casein in import Holstein cows. Our studies show that more than 80% of imported Holstein cows have genotypes LEPAA, TG5CC, CSN2 AA. The frequencies of alleles in the cows were as follows: LEPB - 0,09, TG5T - 0,10, CSN2 B -0,18.
Key words: Holstein breed, cows, polymorphism, PCR, DNA, genotype, gene, beta-casein, thyroglobulin, leptin
Введение. Для повышения конкурентоспособности животноводства важно использовать в разведении сельскохозяйственных животных современные методы маркерно-вспомогательной селекции (QTL). Лептин - полипептидный гормон, синтезируемый и секретируемый в первую очередь в жировых клетках (Forhead & Fowden, 2009). У крупного рогатого скота ген LEP расположен на хромосоме 4. Ген гормона тиреоглобулина рассматривается как ген-кандидат для QTL [19], влияющий на накопление жиров (Thaller G., 2003; Gan Q.-F. et al., 2008). Он картирован в области центромер хромосомы 14. На ней находятся QTL, связанные с жирномолочностью (Coppieter W. J. et al., 1998; Heyen D.W. et al., 1999; Riquet J. et al., 1999; Khatkar et al., 2004). Установлена взаимосвязь генотипа TG5CT c количеством молочного жира (В.Р.Харзиновой, 2009). Бета-казеин - один из основных молочных белков. Ген локализован в 6 хромосоме. Он считается маркером продуктивных признаков молочного скота. Аллель, кодирующий белок варианта A2, увеличивает значения удоя молока и молочного белка, в то время как аллель C увеличивает выход молочного жира. (Olenski K et. al., 2012).
Материалы и методы исследований. Объектом исследований являлся голштинский скот (п=142 голов), импортированный из Венгрии в ОАО «Авангард» Рязанской области. Был изучен полиморфизм генов 1_БР, ТСб, CSN2. Пробы ДНК выделяли из лейкоцитов крови. Анализ генотипов 1_БР, ТСб проводили методами ПЦР-ПДРФ и СБЫ2 аллель-специфичной ПЦР (табл. 1).
Таблица 1. - Характеристика фрагментов аллельных вариантов
Нуклеотищные последовательности и температуры отжига праймеров: Генот ипы Амплифика т (п.н) Рестри ктаза Длина фрагментов рестрикции (п.н)
LEP (ASharifzadeh et al., 2010), t=62 F: 5-tgg-agt-ggc-ttg-tta-ttt-tct-tct-3, R: 5-gtc-ccc-gct-tct-ggc-tac-cta-act-3, АА 422 Sau3AI 390, 32
АВ 422 390, 303, 88 32
ВВ 422 303, 88, 32
TG5 (S. De et al., 2004), t=63 F: 5-ggg-gat-gac-tac-gag-tat-gac-tg-3, R: 5-ctg-aaa-atc-ttg-tgg-agg-ctg-ta-3, CC 548 BstX2I 295, 178, 75
CT 548 473, 295, 178, 75
TT 548 473, 75
CSN2 (G.Rincon, J.F. Medrano, 2003), t=59 OF:5-aac-atc-cct-cct-ctt-act-caa-acc-cct-g-3, OR:5-ata-tct-ctc-tgg-gga-tag-ggc-act-gct-t-3, IF:5-aat-atc-cag-ttg-agc-cct-tta-ctg-aat-gc-3, IR:5-caa-cat-cag-tga-gag-tca-ggc-tca-gc-3 АА 338, 217
АВ 338, 217, 177
ВВ 217, 177
Число и длину фрагментов рестрикции определяли электрофоретически в агарозном геле при УФ-свете после окрашивания бромистым этидием и анализировали с помощью компьютерной системы гель-документирования. Частоту отдельных аллелей, встречаемости генотипов определяли по Е.К.Меркурьевой. Статистическая обработка данных была выполнена с помощью компьютерной программы «Microsoft Excel».
Результаты и обсуждение. Результаты изучения полиморфизма генотипов у голштинских коров оказались следующими (табл. 2). Таблица 2. - Полиморфизм гена LEP
Хозяйство, поголовье n Частота генотипов Частота аллелей Не X2
AA AB Е ¡В A±S B±S
n % n % n %
ОАО «Авангард» 142 117 82 25 18 0 0 0,91±0,002 0,09±0,002 0,164 0,156
Лептин является гормоном, который отвечает за регуляцию жирового обмена. В наших исследованиях по локусу гена 1_БР были обнаружены 3 генотипа - АА, АВ, ВВ (табл. 2). Более 80% голштинских коров, импортированных из Венгрии, являются носителями генотипа 1БРАА. Генотип 1БРАВ встречается реже, чем ЬБРАА, им обладают в целом 18 % коров. Исследования С.В. Тюлькина и соавт. (2012 г.) быков-производителей по гену 1_БР показали следующие результаты: так, у 70 быков голштинской породы распределение генотипов было следующим: АА-32,9 %, АВ-52,8 % и ВВ -14,3 %. Тгакомска А. и соавт. (2013) исследовали полиморфизм LEP у 296 коров
словакского пестрого: АА-70%, АВ-27%, ВВ-3% и у 85 коров пинзгау - АА-92%, АВ - 8%. Кар!апоуа К. и соавт. (2009) выявили частоту генотипов 1_БР у пород чешская пестрая, голштинская, голштинская красная, айрширская: АА-74%, АВ-18%, ВВ-8%. Аллель 1_БРВ является редким у голшинских коров, частота его составила всего 0,09. Ожидаемая гетерозиготность ЬБР - 0,164.
Полиморфизм гена TG у голштинских коров оказался следующим, были обнаружены 3 генотипа Т05 (табл. 3). Таблица 3. - Полиморфизм гена Юб
Хозяйство, поголовье Частота генотипов Частота аллелей
n CC CT TT C±S T±S Не Х2
n % n % n %
ОАО «Авангард» 129 105 81 21 16 3 2 0,90±0,002 0,10±0,002 0,18 0,222
Более 80% коров имеют генотип TG5CC, 16% - TG5CI, редким (2%) оказался TG5^. В литературе частота встречаемости генотипов TG5 СС, СТ, ТТ варьирует соответственно, например, в симментальской породе - 65%, 33, 2%; у герефордов - 86%, 13, 0%; шароле - 49%, 45, 6 % (Kelava N. et al., 2013). У 70 голштинских быков-производителей по гену TG5 распределение генотипов было следующим: СС-62,9%, СТ-35,7 % и всего 1 бык с генотипом ТТ -1,4 % (С.В. Тюлькин и др., 2012 г.). Среди 109 животных разных пород: чешская пестрая, голштинская, голштинская красная, айрширская - Kaplanová K. и соавт. (2009) выявили частоты генотипов: TG5 СС-57%, СТ-39%, ТТ-4% В Турции наибольшее количество животных красной породы с генотипом ТТ - 56% (Yardibi H. et al., 2013). Частота аллеля TG5"r в наших исследованиях в целом составила 0,1. Ожидаемая гетерозиготность TG5 - 0,18. Схожие результаты получены в исследованиях Casas Е. (2007) крупного рогатого скота герефордской, ангусской, норвежской красной, шведской красной и белой, фризской и вагью пород, где частота аллеля Т - 0,20-0,31.
CSN2 - наиболее полиморфный молочный белок, в голштино - фризкой породе самыми распространенными являются А1- и А2- аллели, остальные (например, B, A3, C) являются наиболее редкими (Roginski H., 2003). Среди исследуемых голштинских коров нами обнаружены 3 генотипа CSN 2 (табл. 4), частота генотипа АА -81%, частота генотипа ВВ-17 %.
СТ
Таблица 4. - Полиморфизм гена CSN2
Хозяйство, поголовье n Частота генотипов Частота аллелей Не Х2
АА АВ Е )В А±S T±S
n % n % n %
ОАО «Авангард» 47 37 81 1 2 9 17 0,819±0,008 0,181 ±0,008 0,296 0,0197
Уровень ожидаемой гетерозиготности составил 0,296. У голштинских быков-производителей Республики Татарстан частота генотипа АА составила 87,1%, а гетерозиготных животных оказалось больше - 12,9 % (С.В. Тюлькин и др., 2012 г.). В Словакии аллельные частоты CSN2 у коров голштинской породы были 0,54 (A1) и 0,46 (A2). Аллельные частоты CSN2 у голштинских быков были 0,60 (А1) и А2 (0,40) (Hanusova E.et al., 2010).
Таким образом, более 80% завезенных коров голштинской породы обладают генотипами LEPAA ,TG5CC , CSN2 AA.
Литература
1. Casas E., White S.N., Shackelford S.D. Assessing the association of single nucleotide polymorphisms at the thyroglobulin gene with carcass traits in beef cattle// Anim. Sci. 2007. V. 85. P. 2807-2814.
2. Coppieter W. J., Riquet J.-J., Arranz B., Berzi N., Cambisano B., Grisart L., Kari F., Marcq L., Morea C., Nezer P., Simon P., Vanmanshove D.,Wagenaar M.G. A QTL with major effect on milk yield and composition maps to bovine Chromosome 14// Mamm. Genome 1998. 9:540-544.
3. Cunningham M.J., Clifton D.K., Steiner RA Leptins actions on the reproductive axis: perspectives and mechanisms// Biol. Reprod. 1999. 60: 216-222.
4. De S., MacNeil M.D., Wu X.L. Detection of quantitative trait loci for marbling and backfat in wagyu * limousin F2 crosses using a candidate gene approach// Amer. Soc. Anim. Sci. 2004. V. 55. P. 95.
5. Forhead A.J., Fowden AL The hungry fetus? Role of leptin as a nutritional signal before birth// J. Physiol. 2009. 587: P. 1145-1152.
6. Gan Q.-F. et al. Association analysis of thyroglobulin gene variants with carcass and meat quality traits in beef cattle// J. of App. Gen., 2008, vol. 49, p.251-255.
7. Hanusova E., Huba J., Oravcova M., Polak P., Vrtkova I. Genetic Variants of Beta -Casein in Holstein Dairy Cattle in Slovakia //J. Anim. Sci., 43, 2010 (2): 63.
8. Heyen D.W., Weller J.I., Ron M., Band M., Beever J.E., Feldmesser E., Da Y, Wiggans G.R., Vanraden P.M., Lewin H.A. A genome scan for QTL influencing milk production and health traits in dairy cattle// Physiol. Genomics 1999 1:65.
9. Ht Yardibi, Feraye Esen Gürsel, Atila Ates, Iraz Akis, Gulhan Turkay Hosturk, Kemal Oztabak BTN1A1 , FABP3 and TG genes polymorphism in East Anatolian red cattle breed and South Anatolian red cattle breed// AJB 2013 Vol. 12 (20), pp. 2802-2807.
10. Kaplanova K., Dvorak J., Urban T. Association of single nucleotide polymorphisms in TG, LEP and TFAM genes with carcass traits in cross-breed cattle// Mendel Net Agro. 2009. P. 139.
11. Kelava N., Konjacic M., Ivankovic A. Effect of TG and DGAT1 polymorphisms on beef carcass traits and fatty acid profile// Acta Veter. 2013.V. 63, No. 1, P.89.
12. Khatkar M.S., Thomson P.C., Tammen I., Raadsma HW Quantitative trait loci mapping in dairy cattle: review and metaanalysis//Genet.Sel.Evol.2004 36: 163.
13. Lindersoon M., Andersson-Eklund L., Koning D.J. et al. Mapping of serum amylase-1 and quantitative trait loci for milk production traits to cattle chromosome 4 //J. Dairy Sci.1998. 81: 1454.
14. Olenski K., Cieslinska A., Suchocki T., Szyda J., Kaminski S. Polymorphism in coding and regulatory sequences of beta-casein gene is associated with milk production traits in Holstein-Friesian// Anim. Sci. Pap. Rep. V. 30 2012 no.1,P 5.G. .
15. Rincon, J .F. Medrano Single nucleotide polymorphism genotyping of bovine milk protein genes using the tetra-primer ARMS-PCR// J. Anim. Breed. Genet. 2003. V . 120 P. 331-337
16. Riquet J., Coppieters W., Cambisano N., Arranz J.-J., Berzi P., Davis S.K., Grisart B., Farnir F., Karim L., Mni M., Simon P., Tayor J.F., Vanmanshoven P., Wagenaar D., Womack J.E., Georges M. Fine-mapping of quantitative trait loci by identity by descent in outbred population: Application to milk production in dairy cattle// Proc. Natl. Acad. Sc1999 i. 96: 9252-9257.
17. Roginski H. Encyclopedia of dairy sciences// Academic Press, London, 2003
18. Thaller G, Kuhn C, Winter A, Ewald G, Bellmann O, Wegner J, DGAT1, a new positional and functional candidate gene for intramuscular fat deposition in cattle// Anim Genet, 2003, 34, 354-7.
19. Sharifzadeh A., Doosti A., Moshkelani S. Genetic Polymorphism at the Leptin Gene in Iranian Holstein Cattle by PCR-RFLP// J. Anim.Vet. 2010, V9,I10, P: 1420
20. Селионова, М.И. Молекулярно-генетические маркеры в селекционной работе с разными видами сельскохозяйственных животных / М.И. Селионова, Е.А. Гладырь, Т.И. Антоненко, С.С. Бурылова //Вестник АПК Ставрополья, 2012. -№ 2. -С. 30-35.
21. Тюлькин, С.В. Полиморфизм по генам соматотропина, пролактина, лептина, тиреоглобулина быков-производителей /С.В. Тюлькин, Т.М. Ахметов, Э.Ф. Валиуллина, Р.Р.Вафин //Инф. вестник ВОГиС, том. 16, No. 4/2, с. 1008-1012, 2012.
22. Харзинова, В. Р. Изучение генотипов ДНК-маркеров GH, DGAT1 и TG5 в связи с линейной принадлежностью и уровнем молочной продуктивности коров черно-пестрой породы. Автореферат. Дубровицы-2011 г.
